生态系统气候脆弱性评价体系建立

生态系统气候脆弱性评价体系建立

 

西双版纳独特的地理与气候特征,为植物的生长提供了良好的条件,其生物多样性丰富,有植物王国和动物王国之称。受全球气候变化的影响,近年来西双版纳气候变化对生物多样性产生了影响,生态系统气候变化脆弱性问题引起人们极大的关注。目前,国内外已有大量气候变化脆弱性的研究,本文是在现有研究的基础上,以IPCC(政府间气候变化专业委员会)对生态系统气候脆弱性定义[1]为理论基础,以西双版纳勐腊-尚勇保护区廊道为研究区域,通过选择生态系统对气候变化影响响应敏感因子、表征适应能力的社会经济、生态环境条件因子进行综合评价分析,找到生态系统对气候变化的脆弱性特征。   1廊道区概况   西双版纳勐腊-尚勇保护区廊道位于云南省西双版纳傣族自治州勐腊县境内,呈南北走向,面积约2486hm2,最高海拔1992m。该区域地处北回归线以南,属北热带湿润季风气候,其特点是热量丰富,夏无酷热,冬无严寒,降水充沛。年平均温度21℃,年降雨量1700mm以上,区域属于较好的热带林区,目前各村寨周围种植了大量的橡胶及水果树。境内河流纵横,水源丰富,但橡胶的种植使得水资源逐渐枯竭,局部区域出现饮水困难。廊道主要为少数民族居住区,农业人口占99.88%,农业是该区域的经济主体,农村经济主要以种植业和林业收入为主,林业收入占到56.31%,主要是橡胶种植。   2研究方法   气候变化脆弱性评价方法分为定性分析法和定量分析法。定性的研究方法主要是根据区域的自然、气候状况,分别分析其社会经济、水资源等多方面对气候变化的脆弱性,在研究中多采用已有的气候变化模拟结果和前期的影响研究成果,通过比较得出各地在哪些方面对怎样的气候变化的可能危害是脆弱的,并进一步给出具体的政策和适宜措施建议,如Downing、Watson、蔡运龙等均定性地讨论局地对气候变化的脆弱性。定量评价方法主要有统计分析法、综合指标分析法和综合模型法。   统计分析法是通过对生态系统指标与气候变量历史记录进行统计分析得出生态系统对气候变化的敏感性和脆弱性,并对照历史统计数据对每个脆弱性指标设定抗衡区间,在进行脆弱性评估时,如果观测指标介于抗衡区间内,则认为系统是稳定的或脆弱性程度较低,如果高于或低于抗衡区间,结果则反之。常规的统计分析一次只能对一个指标进行分析,生态系统是一个复杂的系统,需运用多指标来表征其气候脆弱性,所以需要建立多指标间的统计关系[2]。   综合指标分析法多用于全面考虑生态系统脆弱性研究。该方法通过选取多种影响敏感因子、适应性因子,确定不同因子的权重,通过综合指数法计算脆弱度[3]。此类方法的关键在于选择合理的综合指标体系并赋予合理的权重,该方法是目前最常用的评价方法。综合模型方法是运用多个综合模式进行区域尺度的气候变化脆弱性研究,如荷兰MAGE模型、日本的AM模型,但多和相关的GCM模式、区域水文平衡模式、海平面上升模式、经济影响模式等相互嵌套,结合定性与定量分析,以预测和评估气候变化的潜在影响和脆弱地区。该方法较为复杂,其结果可信度有赖于各个模式的发展[4]。   通过比选,定性方法难以对气候脆弱性作为一个“综合影响度量”的概念进行评估研究;统计分析法要求有长时间序列的历史数据做对比研究,且需要建立多指标间的统计关系,研究基础数据的获取将限制该方法的运用,而综合模型法较为复杂,且嵌套技术不够成熟,因此本研究采用综合指标的分析方法,了解研究区的自然环境概况(包括地形地貌、气候、植被变化)、水系水资源概况、社会经济概况(包括人口、经济、文化、土地利用状况变化),并结合研究区近50a的气候变化数据进行综合分析,初步识别廊道生态系统对气候变化响应敏感因子、适应性因子后,通过专家打分进行指标筛选,采用AHP结合聚类分析组合赋权法进行指标权重[5]确定,最终通过对指标的量化,得出气候变化脆弱度后完成综合评价分析。   3廊道区生态系统气候脆弱性评价   3.1廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系构建   经过廊道生态系统气候脆弱性初步识别分析,根据本研究指标选取可得性、科学性、实用性三原则,在由目标层、准则层、指标层构成的指标体系框架指导下,采用德尔菲法,即专家咨询法,项目组咨询了有关生态、气象、环境科学等方面的专家,通过专家打分法对初选指标进行了反复筛选,最终选出20项指标组成廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系,如表1。   3.2指标权重确定   AHP结合聚类分析组合赋权法,是对专家意见进行聚类分析的层次分析法,主旨在于利用聚类分析,对各专家打分结果进行加权平均,提高专家共识,是多准则群体决策模型思想的体现。本研究就专家对指标体系的判断打分,得出廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系目标层、准则层、指标层的权重值,见表2。   3.3气候脆弱度的计算和分级   气候脆弱度是敏感度和适应性的综合函数,敏感度和适应性分别用V1、V2表示。敏感度V1=∑Xi×Wi(1)式中:Xi为第i种指标的得分值;Wi为第i种指标所占的权重。适应性V2=∑Xi×Wi(2)式中:Xi为第i种指标的得分值;Wi为第i种指标所占的权重。生态系统气候脆弱度用V表示:V=(V1+100-V2)×0.5(3)生态系统的气候脆弱性等级划分分级标准参考国内目前已有的研究成果,见表3[1]。   3.4指标值的处理   多指标综合评价时必须对指标进行一致化处理和无量纲处理,本研究通过查阅相关文献和已有的研究成果,评价指标的无量化处理采用标准化结合均值化处理的方法,即有相关研究成果的采用标准化法,其他采用均值化处理,均值化后能够保留指标变异程度的信息,适用于客观评价,经过处理后的指标值得分为0~100,逆向指标取倒数使指标一致化。敏感性及适应性指标已有成果的相关评判标准和等级划分,见表4,其余指标采取均值统计法。#p#分页标题#e#   3.5评价结果及分析   根据敏感度、适应性和脆弱度计算公式(1)、(2)、(3),计算结果见表6。从表6可以看出,西双版纳勐腊-尚勇廊道区20世纪70年代到20世纪90年代生态系统气候脆弱度为较为脆弱,近10a为中等脆弱,未来10a发展为较为脆弱。从敏感性和适应性两方面分析,20世纪70年代气候敏感性不突出,但适应性较差,主要表现为该区域是以农业经济为主导的区域,基础设施薄弱,基本为靠天耕种的传统农业,当地居民的经济收入单一,生活文化水平不高,应对气候变化适应能力低下,20世纪70年代期间政府对提高应对能力从意识到实施都有所缺乏;20世纪90年代廊道区气候敏感度明显增强,主要表现为廊道区气候呈现逐渐变暖趋势,气温升高,年水面蒸发增加,湿度减少,年降雨波动变化大,极端降雨发生频次和幅度增加,气候水热不均衡加剧了生态系统的脆弱性;近10a在大的气候趋势影响下,由于廊道的适应能力有了大幅度提升,特别是基础设施水平有了一定的改善,加上政府自然灾害救济投入的增加,本时期的生态系统气候脆弱度有所改善;未来10a气候变化继续发展,廊道区域原有适应能力体系表现出与气候变化的不均衡,特别是经济林面积的大幅度增长,生态系统生物多样性遭到破坏,生态系统本身抵御气候变化的能力降低。经过资料查证,2008年春云南西双版纳较往年气温偏低,雨量增多,降雨频繁。雨日多,橡胶树嫩叶物候期延长,导致橡胶树白粉病大面积严重流行[6]。这一事件的发生是自然发出的信号,生态系统对气候变化的适应能力通过人为干扰强化的尺度是非常有限的。面对未来气候变化适应能力的增强,除加强基础设施的建设,更大程度上需要在尊重自然规律的情况下约束人类的社会经济活动,协调好人与自然的关系。   4结论及讨论   通过西双版纳勐腊-尚勇保护区廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系的建立和运用,得出了廊道区20世纪70年代至今的生态系统气候脆弱性状况,并对未来10a气候脆弱性进行了预测。廊道区60a的气候脆弱性基本处于较为脆弱状态,但在不同历史时期气候脆弱性特征不同:20世纪70年代主要表现为区域适应能力不足;20世纪90年代主要表现为气候变化敏感性较强;近10a及未来10a主要表现为原有的适应能力体系已不能应对现在的气候变化趋势。   根据以上总结与分析,提出以下应对气候变化的对策措施及建议:(1)加强气候变化的监测预测,建立区域的气候变化应急预警系统建设,制定应急预案;(2)研究区为农业经济区,应加强农业基础设施建设,因地适宜地引进农业先进技术,防御气候变化可能带来的不利影响,降低农业生产环境对气候变化影响的敏感性;(3)合理有效利用资源,科学制定农业发展规划,有计划有步骤地种植橡胶,保护生物多样性,促进自然生态系统的自我恢复能力,实现经济发展与自然生态系统的相互协调,实现可持续发展;(4)提高当地居民的科学文化水平,提高思想意识,建立农村气候变化适应性能力建设科技推广服务体系[7]。   本文在进行廊道生态系统气候脆弱性评价指标体系构建过程中,由于受资料数据的限制,指示性较强的指标由于数据缺乏,只能用近似指标来替代,评价结果在一定程度上还不能完全客观真实地反映实际结果,今后在生物多样性监测、物候学上加强基础研究,可以为评价提供更多的数据支撑。此外在评价标准制定上,缺乏生态系统气候脆弱型指标基础阀值研究支撑,本文只选择了背景或可参考的平均值作为标准,通过评价我们可以看到多年间气候脆弱性变化趋势,结合各时期的变化特点,可以初步找出导致脆弱性的自然、社会等方面的因素。今后应加强基础性研究,随着数据的积累,可以进一步优化指标体系,并吸收模型研究成果,通过情景设计深入研究,更好地为管理部门提供科学技术支持。